Pompa ciepła w takich warunkach będzie pożerać prąd jak smok. Przyczyna jest banalna
Pompy ciepła to coraz popularniejsze urządzenia służące do ogrzewania domów. Ich zaletą jest wysoka efektywność energetyczna, którą uzyskują, wykorzystując energię z otoczenia – powietrza, wody lub gruntu – do ogrzewania wnętrz. Jednak w okresie dużych mrozów wielu użytkowników zauważa znacznie zwiększone zużycie energii elektrycznej, co wynika z uruchamiania się wbudowanej grzałki. Dlaczego tak się dzieje? Oto przyczyny tego zjawiska.
Z tego artykułu dowiesz się:
Spadek efektywności pompy ciepła przy niskich temperaturach
Pompy ciepła typu powietrze-woda czerpią energię z powietrza zewnętrznego. W normalnych warunkach ich efektywność jest bardzo wysoka, a współczynnik wydajności (COP) często wynosi 3–5, co oznacza, że na 1 kWh pobranej energii elektrycznej urządzenie dostarcza 3–5 kWh ciepła. Jednak gdy temperatura powietrza spada poniżej -10°C, ilość dostępnej energii cieplnej maleje, a pompa musi pracować intensywniej, aby osiągnąć wymaganą temperaturę w budynku. Skutkuje to spadkiem COP nawet do wartości poniżej 2, co znacząco zwiększa zużycie energii elektrycznej.
Dodatkowym problemem jest wzrost różnicy temperatury między powietrzem a czynnikiem chłodniczym. Im większa różnica, tym trudniej pompować ciepło, co prowadzi do zwiększonego obciążenia sprężarki. Może to powodować jej szybsze zużycie oraz konieczność częstszej konserwacji urządzenia.
W skrajnych przypadkach temperatura powietrza spada tak nisko, że pompa ciepła osiąga swoje graniczne parametry pracy. Wtedy jej wydajność spada do poziomu, w którym nie jest już w stanie dostarczać wystarczającej ilości ciepła i system automatycznie przełącza się na grzałkę elektryczną.
Konieczność wspomagania grzałką elektryczną
W większości pomp ciepła znajduje się wbudowana grzałka elektryczna, która uruchamia się automatycznie, gdy urządzenie nie jest w stanie dostarczyć wystarczającej ilości ciepła z otoczenia. W czasie ekstremalnych mrozów, np. poniżej -15°C, pompa ciepła może nie być w stanie pokryć zapotrzebowania na ciepło, dlatego uruchamia się grzałka, która działa na zasadzie klasycznego oporu elektrycznego. Niestety, jej sprawność wynosi jedynie 100%, co oznacza, że na 1 kWh pobranej energii dostarcza dokładnie 1 kWh ciepła, a to przekłada się na znacznie wyższe rachunki za prąd.
Dodatkowo wiele instalacji grzewczych jest przewymiarowanych, co oznacza, że pompa ciepła musi działać z większą mocą niż rzeczywiste potrzeby budynku. W takich sytuacjach grzałka elektryczna jest wykorzystywana jeszcze częściej, ponieważ system grzewczy wymaga więcej energii, niż pompa jest w stanie dostarczyć w niskich temperaturach.
Niektórzy użytkownicy, obawiając się spadku komfortu cieplnego, ustawiają wyższe temperatury w sterownikach pompy ciepła, co skutkuje częstszym załączaniem się grzałki. Warto zatem optymalizować ustawienia urządzenia, aby nie zużywać niepotrzebnie energii.
Zamarzanie i częste cykle odszraniania
Przy bardzo niskich temperaturach i wysokiej wilgotności powietrza dochodzi do oszraniania wymiennika ciepła w jednostce zewnętrznej. W celu jego odmrożenia pompa ciepła musi cyklicznie odwracać obieg czynnika chłodniczego, co na chwilę obniża temperaturę w instalacji i zwiększa zużycie energii. Gdy warunki atmosferyczne są wyjątkowo trudne, cykle odszraniania mogą zdarzać się nawet kilka razy na godzinę, co prowadzi do dalszego wzrostu zużycia prądu.
Im więcej lodu osadza się na wymienniku, tym mniej efektywnie urządzenie pobiera ciepło z powietrza. Jeśli cykle odszraniania nie są wystarczająco skuteczne, pompa ciepła może stracić zdolność do efektywnej pracy, a grzałka elektryczna staje się głównym źródłem ciepła.
Dodatkowo częste odszranianie powoduje większe obciążenie sprężarki, co może skracać jej żywotność i prowadzić do awarii systemu w dłuższym okresie użytkowania.
Niewystarczająca izolacja budynku
Jeśli budynek ma niedostateczną izolację termiczną, w czasie dużych mrozów zapotrzebowanie na ciepło drastycznie rośnie. Pompa ciepła musi wówczas pracować na maksymalnych obrotach, aby utrzymać zadane temperatury. W połączeniu z niską wydajnością w ekstremalnym zimnie prowadzi to do sytuacji, w której system częściej wspomaga się grzałką elektryczną.
Dobrze zaizolowane ściany, dach i fundamenty znacznie ograniczają straty ciepła i sprawiają, że pompa ciepła może pracować efektywniej nawet przy bardzo niskich temperaturach. W przeciwnym razie nadmierna ucieczka ciepła powoduje nieustanne przegrzewanie systemu i zwiększone rachunki za prąd.
Nie tylko ściany, ale również szczelność okien i drzwi mają istotne znaczenie. Nieszczelności mogą powodować przeciągi i miejscowe wychładzanie pomieszczeń, co dodatkowo zwiększa obciążenie pompy ciepła.
Zwiększona ilość strat ciepła w systemie
Niekorzystne warunki atmosferyczne mogą także prowadzić do strat ciepła w samym systemie grzewczym. Jeśli rurociągi rozprowadzające ciepło nie są odpowiednio zaizolowane, mogą tracić energię, zanim dotrze ona do punktów odbioru w budynku. Straty ciepła w systemie dystrybucji mogą dodatkowo zwiększyć zużycie energii przez pompę ciepła, szczególnie w sytuacjach, gdy temperatura na zewnątrz jest bardzo niska.
Warto inwestować w dobrej jakości izolację rur oraz unikać długich odcinków przewodów cieplnych, które mogą prowadzić do znaczących strat energii. System grzewczy powinien być odpowiednio zaprojektowany i dostosowany do potrzeb budynku.
Oprócz rurociągów warto zwrócić uwagę na jakość montażu instalacji. Niedokładnie wykonane połączenia mogą powodować straty energii, co w dłuższej perspektywie oznacza większe koszty eksploatacji.
Dodatkowe obciążenie systemu grzewczego
W czasie silnych mrozów użytkownicy często zwiększają temperaturę wewnętrzną w budynku, aby utrzymać komfort cieplny. Wiąże się to z większym obciążeniem pompy ciepła, ponieważ musi ona dostarczyć więcej energii do ogrzewania. Taki wzrost zapotrzebowania na ciepło powoduje, że urządzenie pracuje z większą intensywnością, co przekłada się na większe zużycie energii elektrycznej.
Jak można ograniczyć zużycie energii?
Aby uniknąć nadmiernego zużycia energii elektrycznej w czasie mrozów, warto zastosować kilka rozwiązań:
- wybór pompy ciepła dostosowanej do klimatu – nowoczesne modele są coraz bardziej odporne na niskie temperatury i mogą pracować efektywnie nawet przy -25°C,
- dobra izolacja budynku – im lepiej ocieplone ściany, dach i fundamenty, tym mniejsze zapotrzebowanie na ciepło,
- zastosowanie bufora ciepła – magazynowanie ciepłej wody pozwala zmniejszyć częstotliwość włączania się grzałki,
- zastosowanie systemu hybrydowego – np. połączenie pompy ciepła z kotłem gazowym, który przejmuje ogrzewanie w ekstremalnych warunkach,
- monitorowanie ustawień – warto sprawdzić, w jakich temperaturach uruchamia się grzałka i czy istnieje możliwość jej ograniczenia poprzez sterownik pompy,
- zabezpieczenie instalacji grzewczej – izolacja rurociągów oraz zastosowanie dodatkowych rozwiązań zapobiegających stratom ciepła.